[發明專利]一種用于LTCC燒結設備的溫度串級控制裝置

無效

• 申請號: 200910042540.5
• 申請日: 2009-01-19
• 公開（公告）號: CN101526307A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 龍占勇;鄧斌
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: F27B21/14
• 分類號: F27B21/14;G05D23/22
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司
• 代理人: 馬 強

技術領域

本發明為一種新型控制裝置，具體是一種用于LTCC燒結爐的溫度串級控制電路，其應用能夠很好的滿足LTCC燒結設備爐腔溫度均勻性的要求。

背景技術

低溫共燒陶瓷(Low?Temperature?Co-fired?Ceram?ic，LTCC)技術是近年發展起來的令人矚目的整合組件技術，具有IC封裝、埋入式被動組件及三維高密度電路連接功能，并且基板材料具有優良的高頻、高品質因子和高速傳輸特性及成本低、生產周期快、批量大等特點，因此它正逐漸用于取代傳統的PCB板。燒結是LTCC的生產工藝流程中重要的一環，它是將經過層壓的多層基板坯體放入燒結爐中，進行排膠和燒結成型。排膠是有機粘合劑汽化和燒除的過程，排膠工藝對LTCC基板的質量有著嚴重影響。排膠不充分，燒結后基板會起泡、變形或分層；排膠過量，又可能使金屬化圖形脫落或基板碎裂。低溫共燒技術的關鍵是燒結曲線和爐膛溫度的均勻性。燒結時升溫速度過快，會導致基板的平整度差和收縮率大。爐膛溫度的均勻性差，燒結后基板收縮率的一致性也差。燒結溫度一般在(800～950)℃之間。導體漿料可用金、銀、鈀銀、銅等電阻率低的材料。目前使用最多的是金、銀漿料，其可在空氣中進行燒結。因此低溫燒結爐是LTCC生產工藝中最重要的設備之一，而溫度控制是LTCC燒結設備的關鍵技術。

由于簡單PID控制具有結構簡單、容易實現、控制效果良好等優點，因此工業控制中普遍采用簡單PID控制。但是由于簡單PID控制應用于動態特性復雜、擾動比較頻繁、控制質量要求高的場合往往性能欠佳，對工況的適應性較差，因此需要一種串級控制設備來解決傳統的PID控制方法存在的上述問題。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明采取的技術方案是，一種用于LTCC燒結爐的溫度控制裝置，能迅速應付各種復雜的動態情況，克服擾動，適應性好，且控制質量高。

本發明采取的技術方案是，一種用于LTCC燒結爐的溫度控制裝置，包括加熱爐、測溫熱偶、通過濾波器接入電源的溫控儀和可控硅調壓器；本發明的特征是，所述溫控儀包括主調節器和與主調節器信號輸出端串接的副調節器，所述測溫熱偶包括位于加熱爐的爐膛內的主控熱偶和位于加熱爐的爐壁處的副控熱偶，其中主控熱偶接入溫控儀中主調節器的信號輸入端，所述副控熱偶接入溫控儀內副調節器的信號輸入端，所述溫控儀的輸出端通過可控硅調壓器接入加熱爐。

在LTCC燒結爐加熱工件時，開啟該溫度控制裝置進行實時控溫。其中溫控儀由原來的簡單PID控制改為串級控制，其內部設有主調節器和副調節器，位于加熱爐的爐膛內的主控熱偶檢測爐膛內，即工件的溫度，該溫度也是設備溫度均勻性的考核溫度，通過熱電偶將溫度信號轉變成電信號進入溫控儀內主調節器的輸入端，再接入副調節器形成控制主回路。位于加熱爐的爐壁處的副控熱偶檢測爐壁處的溫度。副控熱偶及時測量溫度的變化波動，能迅速調整加熱爐的輸出，克服進入副回路的干擾，從而大大減小副回路干擾對于主回路的影響，該熱偶信號經過熱偶變送器轉換成4-20mA標準信號后進入溫控儀內副調節器的輸入端，形成副回路。該裝置能夠很好的滿足LTCC燒結設備溫度均勻性品質要求。

綜上所述，本發明通過使用串級控制方法引入副回路，不僅能迅速克服作用與副回路內的干擾，也能加速克服主回路的干擾。副回路具有先調，粗調和快調的作用，主回路具有后調、細調和慢調的作用，對副回路沒有完全克服掉的干擾影響能徹底加以消除，主、副回路相互配合、相互補充，使控制質量顯著提高，能很好滿足設備指標要求。

以下結合附圖和實施例對本發明的工作原理進行詳細描述：

附圖說明

圖1為本發明的結構連接圖；

圖2為本發明的原理示意圖；

在上述附圖中，

1-可控硅調壓器??2-主控熱偶????????3-副控熱偶

4-信號隔離模塊??5-可控硅觸發模塊??6-溫控儀

7-濾波器????8-加熱爐????9-主調節器????10-副調節器

11-溫度變送模塊????12-爐壁????13-爐膛

具體實施方式